UIP協議棧二

1. 網卡如何與uIP協議交互（包括arp, icmp等）
   在我看來，CP2200提供了讀取網絡數據的能力，而UIP提供的是一種如何封裝網路數據的策略。對用戶數
據不斷封裝，最後交給CP2200發送，在UIP協議中有一個uip_buf緩衝用來接收和發送數據。

（轉自：維庫電子開發網>電子通列表 > 協議棧)

   ARP請求和應答
在UIP協議中定義了一個ARP的struct。維護了一張緩存表。

struct arp_entry {
u16_t ipaddr[2];  //
保存的是IP地址
struct uip_eth_addr ethaddr; // 保存的是mac地址
u8_t time;       // 緩存更新時間
};

    ARP請求發送函數：void uip_arp_out(void)
* 爲傳出的IP包添加以太網頭並看是否需要發送ARP請求. 
* 此函數應該在發送IP包時調用,它會檢查IP包的目的IP地址,看看以太網應該使用什麼目的MAC地址.
* 如果目的IP地址是在局域網中(由IP地址與子網掩碼的與邏輯決定),函數就會從ARP緩存表中查找有
* 無對應項.若有,就取對應的MAC地址,加上以太網頭,並返回,否則uip_buf[]中的數據包會被替換成一個
* 目的IP在址的ARP請求.原來的IP包會被簡單的仍掉,此函數假設高層協議(如TCP)會最終重傳扔掉的包.
* 如果目標IP地址並非一個局域網IP,則會使用默認路由的IP地址.
* uip_len.函數返回時,uip_buf[]中已經有了一個包,其長度由uip_len指定.

void uip_arp_out(void)
{
  struct arp_entry *tabptr=0;
  // 在ARP表中找到目的IP地址,構成以太網頭.如果目的IP地址不在局域網中,則使用默認路由的IP.
  // 如果ARP表中找不到,則將原來的IP包替換成一個ARP請求.
  // 首先檢查目標是不是廣播
  if(uip_ipaddr_cmp(IPBUF->destipaddr, broadcast_ipaddr))
  {
    memcpy(IPBUF->ethhdr.dest.addr, broadcast_ethaddr.addr, 6);
  }
  else
  {
        /* 檢查目標地址是否在局域網內 */
        if(!uip_ipaddr_maskcmp(IPBUF->destipaddr, uip_hostaddr, uip_netmask))
        {
              /* 目的地址不在局域網內,所以保用默認路由器的地址來確在MAC地址 */
              uip_ipaddr_copy(ipaddr, uip_draddr);
        }
        else
        {
            /* 否則,使用目標IP地址 */
          uip_ipaddr_copy(ipaddr, IPBUF->destipaddr);
        }
        //這裏遍歷表,對比目的IP與ARP緩存表中的IP.
        for(i = 0; i < UIP_ARPTAB_SIZE; ++i)
        {
             tabptr = &arp_table[i];
             if(uip_ipaddr_cmp(ipaddr, tabptr->ipaddr))
             {
                 break;
             }
         }

         if(i == UIP_ARPTAB_SIZE)
         {
            /* 如果遍歷到頭沒找到,將原IP包替換爲ARP請求並返回 */
              memset(BUF->ethhdr.dest.addr, 0xff, 6);  //
以太網目的地址
              memset(BUF->dhwaddr.addr, 0x00, 6);      //
目的以太網地址
              memcpy(BUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6); 
//
              memcpy(BUF->shwaddr.addr, uip_ethaddr.addr, 6);  //
源以太網地址

              uip_ipaddr_copy(BUF->dipaddr, ipaddr);  //
目的IP地址
              uip_ipaddr_copy(BUF->sipaddr, uip_hostaddr);  //
源IP地址
              BUF->opcode = HTONS(ARP_REQUEST);  // ARP
請求
              BUF->hwtype = HTONS(ARP_HWTYPE_ETH);  //
硬件類型 值爲1
              BUF->protocol = HTONS(UIP_ETHTYPE_IP); //
協議類型 值爲0x8000表示IP地址
              BUF->hwlen = 6;
              BUF->protolen = 4;
              BUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_ARP);

              uip_appdata = &uip_buf[UIP_TCPIP_HLEN + UIP_LLH_LEN];
              uip_len = sizeof(struct arp_hdr);
              return;
          }

        // 如果是在局域網中,且在ARP緩存中找到了(如果沒找到進行不到這一步,在上面就返回了),則構建以太網頭
         memcpy(IPBUF->ethhdr.dest.addr, tabptr->ethaddr.addr, 6);
  }
  memcpy(IPBUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
  IPBUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_IP);
  uip_len += sizeof(struct uip_eth_hdr);
}
接下來看看UIP如何處理ARP應答的情況，在主循環中一段代碼：

else if(BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_ARP))
{
    uip_arp_arpin();  //
處理ARP應答
    /* If the above function invocation
resulted in data that
       should be sent out on the network, the global variable
       uip_len is set to a
value > 0. */
   // 如果上面的函數返回的結果需要發送到網絡上，那麼uip_len就必須設置 >　０
    if(uip_len > 0)
    {
        network_device_send();　//
迴應ARP包
    }
}

在uip_arp_arpin()函數中主要是處理ARP應答。
    這個函數是在設備接收到ARP包時,由驅動程序調用的.如果收到是ARP包是一個對本地主機上次發送的ARP請求的應答,那麼就從包中取得自己想要的主機的MAC地址,加入自己的ARP緩存表中.如果收到是一個ARP請求,那就把自己的MAC地址打包成一個ARP應答,發送給請求的主機.看代碼uip_arp.c的254行:

void uip_arp_arpin(void)
 {
  if(uip_len < sizeof(struct
arp_hdr))
  {
    uip_len = 0;
    return;
  }
  uip_len = 0;

  switch(BUF->opcode)  //
操作碼
  {
      case HTONS(ARP_REQUEST):
      // 如果是一個ARP請求,則發送應答
      if(uip_ipaddr_cmp(BUF->dipaddr, uip_hostaddr))
      {
          // 首先,我們將發送請求的主機註冊到ARP緩存表中,因爲我們很
          // 可能要跟它要有更多的交流
          uip_arp_update(BUF->sipaddr, &BUF->shwaddr);

          // 迴應的操作碼是 2.
          BUF->opcode = HTONS(2);
          // 將收到的ARP包的發送端以太網地址，變爲目的以太網地址
          memcpy(BUF->dhwaddr.addr, BUF->shwaddr.addr, 6);
          // 將自己的以太網地址，賦值給ARP包的發送端以太網地址
          memcpy(BUF->shwaddr.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
          // 對應以太網源地址
          memcpy(BUF->ethhdr.src.addr, uip_ethaddr.addr, 6);
          // 對應以太網目的地址
          memcpy(BUF->ethhdr.dest.addr, BUF->dhwaddr.addr, 6);

          BUF->dipaddr[0] = BUF->sipaddr[0];
          BUF->dipaddr[1] = BUF->sipaddr[1];
          BUF->sipaddr[0] = uip_hostaddr[0];
          BUF->sipaddr[1] = uip_hostaddr[1];

          BUF->ethhdr.type = HTONS(UIP_ETHTYPE_ARP);
          uip_len = sizeof(struct arp_hdr);
     }
     break;
    // 如果收到的是一個ARP應答,而且也是我們所要的應答的話,就插件
    // 並更新ARP緩存表
    case HTONS(ARP_REPLY):
    if(uip_ipaddr_cmp(BUF->dipaddr, uip_hostaddr))
    {
      uip_arp_update(BUF->sipaddr, &BUF->shwaddr);
    }
    break;
  }

  return;
}
還有一個是ARP週期處理函數，在主循環中代碼如下：

// 每10秒運行一次
if(timer_expired(&arp_timer)) 
{
    timer_reset(&arp_timer); 
    uip_arp_timer();
}
具體的代碼：

void uip_arp_timer(void)
{
  struct arp_entry *tabptr;
  ++arptime;    //
這個是個全局變量，結合uip_arp_update來更新緩存表
  for(i = 0; i < UIP_ARPTAB_SIZE; ++i)
  {
    tabptr = &arp_table[i];
    // 把超過20分鐘都沒有更新的項扔掉
    if((tabptr->ipaddr[0] | tabptr->ipaddr[1]) != 0 &&
       arptime - tabptr->time >= UIP_ARP_MAXAGE)
    {
      memset(tabptr->ipaddr, 0, 4);
    }
  }
}